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Physiol Plantarum内大王迎春:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫


微信原图文

Na+、K+Cl-等测样服务

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

感谢本文一作,内蒙古大学生命科学学院高子奇校稿

 

基本信息

主题:NMT发现外源MeJA可促白刺根排Na+降低NaK比缓解盐胁迫

期刊:Physiologia Plantarum

影响因子:4.148

研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台

标题Exogenous methyl jasmonate promotes salt stress-induced growth inhibition and prioritizes defense response of Nitraria tangutorum Bobr.

作者:内蒙古大学王迎春、高子奇

 

检测离子/分子指标

Na+K+

 

检测样品

白刺根尖分生区(距根尖100 μm根表上的点)

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

茉莉酸盐(Jasmonates,JAs)在生长的调控和对环境胁迫的防御反应中起关键作用。JAs抑制植物生长,促进防御反应。然而,它们在荒漠盐生植物响应盐胁迫中的作用尚不清楚。本文研究了茉莉酸甲酯(MeJA)和NaCl(‘MeN’条件)组合处理对白刺(Nitraria tangutorum幼苗生长调控和防御反应的影响。与单独NaCl处理相比,外源MeJA通过拮抗生长相关激素和抑制这些激素响应基因的转录水平,加剧了幼苗的生长抑制,包括响应赤霉素(GA)的NtPIF3NtGAST1NtGSAT4和响应细胞分裂素(CYT)的NtARR1NtARR11NtARR12。同时,外源MeJA通过提高抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,积累更多的渗透压物质,维持植株地上部较低的Na+/K+比值和根系较高的Na+外排速率,增强防御反应,缓解胁迫伤害。此外,外源MeJA增加了内源JA和ABA的含量,以及参与其生物合成和应答基因的转录水平,从而进一步调控防御应答基因的转录水平。这些结果表明,外源MeJA增加了盐胁迫诱导的白刺生长抑制,并优先调节了白刺的防御反应(如抗氧化防御、渗透调节和离子稳态)。这些作用可能与茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)信号的扩大有关。

 

 

离子/分子流实验处理

35日龄的白刺幼苗

① CK:在霍格兰营养液中生长

② NaCl:300 mM NaCl处理72 h

③ MeJA:10 μM MeJA预处理6 h后转入Hoagland溶液中72 h

④ MeN:10 μM MeJA预处理6 h后转入300 mM NaCl中72 h

 

 

离子/分子流实验结果

MeJA单独处理对Na+或K+净外排没有显著影响。盐胁迫处理的幼苗Na+和K+外排速率均显著高于对照。与单独NaCl处理相比,MeJA预处理显著诱导了Na+净外排,但对K+净内流没有影响(图1)。

图1. Na+和K+流速变化情况

 

 

其他实验结果

  • 300 mM NaCl处理对植物造成了一定程度的胁迫,但没有完全抑制植物生长,是最合适的胁迫浓度,在这个处理下电解质渗漏增加了2倍

  • 10 μM的外源MeJA对植物生长的负面影响较少

  • MeN处理对植物的生长抑制更为严重

  • 300 mM NaCl处理降低了NtPIF3NtGAST1NtARR1NtARR12这些基因的转录水平,外源MeJA加重了对这些基因转录水平的抑制

  • MeJA预处理降低了盐胁迫对幼苗的氧化损伤,与NaCl处理的幼苗相比,MeJA预处理使相对含水量显著提高,电解质渗漏、丙二醛和O2-含量降低。NBT和DAB染色显示了叶片的氧化损伤程度,MeJA减轻了NaCl处理造成的损伤

  • 与未处理的植物相比,盐胁迫显著诱导了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)和过氧化氢酶(POD)活性,增加了谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸盐(AsA)含量。MeN处理的幼苗表现出显著较高的SOD、CAT活性以及GSH、AsA含量,这些结果表明,外源MeJA进一步激活了盐胁迫下幼苗的抗氧化防御能力

  • 与NaCl处理的植株相比,MeN处理的幼苗的脯氨酸和甜菜碱含量更高

  • 与CK相比,在MeJA、NaCl、MeN处理增加了内源JA和ABA的含量

  • MeJA和NaCl处理能诱导与JA、ABA生物合成和响应的关键基因表达,而MeN处理则能明显增加了这些诱导

  • NaCl和MeJA处理可以诱导包括一些抗氧化酶基因(NtLOX2NtSODNtPODNtCAT)、脯氨酸和甜菜碱生物合成相关基因(NtP5CSNtBADH1)、防御基因(NtPDFNtVSP2NtRD22NtRD29BNtDREB3)的表达,但是MeN处理下这些基因的转录水平上调更明显

 

 

结论

本研究结果证明了JAs在植物生长和胁迫应答中的调控作用。图2所示的模型说明了外源MeJA如何增强盐胁迫下白刺幼苗的生长抑制和防御反应。盐胁迫激活JA和ABA的合成和转导,外源MeJA增强了这一过程。一方面,内源JA的增加进一步拮抗生长激素(GA、CYT),抑制其生长相关基因的表达,从而加剧生长抑制。另一方面, JA和ABA的响应进一步激活了防御基因的转录,从而增强了抗氧化防御、渗透调节和重新规划Na+和K+的分布。然而,JA信号在盐胁迫下介导防御反应的机制还有待于进一步探讨。其他途径参与外源MeJA诱导的生长抑制也需要进一步研究。

图2. 外源MeJA增强了盐胁迫下白刺幼苗的植物生长抑制和防御反应

 

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, pH 6.0

 

 

仪器采购信息

  • 据中关村NMT产业联盟了解,内蒙古大学生命科学学院、生态环境学院均于2019年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

文章原文:https://doi.org/10.1111/ppl.13314

 

2019版《NMT论文集》已出版

 

关键词:白刺;盐胁迫;茉莉酸甲酯;生长抑制;防御响应